Сталь AISI 304¶

Сталь AISI 304 — наиболее распространённая марка нержавеющей стали аустенитного класса, содержащая около 18 % хрома и 8–10,5 % никеля. Обозначение 304 относится к классификации Американского общества испытаний и материалов (AISI/ASTM); в российской и советской металлургической традиции аналогом является сталь 08Х18Н10 по ГОСТ 5632-72 (с учётом поправок). Сталь 304 считается «базовой» нержавеющей сталью: на неё приходится значительная доля мирового производства нержавеющих сталей, а большинство других марок рассматривается как её модификация.

¶Химический состав

Стандарт ASTM A240/A240M и AISI 304 задают следующий типичный диапазон химического состава (массовая доля, %):

Существует низкоуглеродистый вариант — AISI 304L (C ≤ 0,03 %), а также 304H с повышенным углеродом (C ≥ 0,04 %) для высокотемпературных применений. Хром обеспечивает коррозионную стойкость, никель стабилизирует аустенитную структуру и повышает пластичность.

¶Свойства

Плотность стали 304 составляет около 7,9 г/см³, температура плавления — 1400–1450 °C. Механические характеристики в отожжённом состоянии (по ASTM A240): предел прочности при растяжении — не менее 515 МПа, предел текучести — не менее 205 МПа, относительное удлинение — не менее 40 %.

Сталь 304 обладает высокой коррозионной стойкостью в окислительных средах — атмосфере, пресной воде, большинстве пищевых продуктов, слабых кислотах. Пассивная плёнка оксидов хрома, формирующаяся на поверхности, восстанавливается при повреждении в присутствии кислорода. При этом сталь чувствительна к хлоридам и щелочам: в морской воде и средах с высокой концентрацией солей возможна точечная коррозия и межкристаллитная коррозия (МКК) после нагрева в диапазоне 450–850 °C — так называемая «чувствительность» к МКК. Для устранения этого эффекта применяют низкоуглеродистую 304L либо стабилизированные марки 321 (с титаном) и 347 (с ниобием).

Сталь хорошо поддаётся сварке, штамповке, гибке и полированию. Магнитные свойства: в отожжённом состоянии сталь немагнитна, но после холодной деформации может проявлять слабую магнитность из-за частичного превращения аустенита в мартенсит.

¶Производство и маркировка

Основной способ получения стали 304 — электродуговый переплав с последующей доводкой в кислородно-дуговой печи (AOD) или вакуумным дуговым переплавом (ВДП). Производство ведётся в виде слитков, слябов, сортового и листового проката.

Российские аналоги и ближайшие марки по ГОСТ 5632-72:

Крупнейшими производителями нержавеющей стали в мире являются Китай, Индия, Япония, Южная Корея и Европейский союз; в России крупные мощности по выпуску нержавеющих сталей сосредоточены на предприятиях «Северстали» (Череповецкий металлургический комбинат), «Мечел» (Челябинский металлургический комбинат) и «Евраз НТМК».

¶Применение

Сталь 304 применяется в самых разных отраслях:

• Пищевая промышленность — оборудование, ёмкости, трубопроводы, поверхности контакта с продуктами (в том числе молочное и пивоваренное оборудование).
• Химическая и нефтегазовая промышленность — аппаратура, работающая в средах без высокой концентрации хлоридов.
• Строительство и архитектура — фасадные конструкции, ограждения, декоративные элементы.
• Медицинское оборудование — инструменты, корпуса аппаратуры.
• Бытовая техника — раковины, мойки, корпуса приборов, посудомоечные и стиральные машины.
• Автомобилестроение — выхлопные системы (частично), элементы кузова.
• Энергетика — теплообменники, паропроводы.

¶Сварка и обработка

Сталь 304 сваривается без особых ограничений с применением электродов и присадочных проволок аналогичного состава (например, AISI 308). Для предотвращения коррозии в сварных швах рекомендуется защита обратной стороны шва аргоном. Механическая обработка выполняется с применением инструмента с твёрдыми сплавами и достаточным охлаждением; сталь склонна к налипанию при резании, что компенсируется подбором режимов резания и смазочно-охлаждающими жидкостями.

¶Сравнение с другими марками

Основные отличия 304 от близких марок:

• 316 — добавлен молибден (2–3 %), повышающий стойкость к хлоридной коррозии; применяется в морской воде и агрессивных средах.
• 430 — ферритная сталь без никеля, дешевле, но менее пластична и менее стойка к коррозии.
• 201 — замена никеля марганцем и азотом, более дешёвый вариант, но с худшими коррозионными свойствами.

Источники:

• ASTM A240/A240M — Standard Specification for Chromium and Chromium-Nickel Stainless Steel Plate, Sheet, and Strip for Pressure Vessels and for General Applications.
• ГОСТ 5632-72 — Стальные высоколегированные сплавы с особыми свойствами.
• Справочник «Нержавеющие стали» под ред. Ю. С. Седова.
• Каталоги производителей нержавеющей прокатной продукции (Acerinox, Outokumpu, «Северсталь»).